Вперше ідею створення академічного наукового центра європейського зразка, який би об’єднав українських науковців по обидва боки державного кордону між Австро-Угорщиною й Російською імперією, просувало Літературно-наукове товариство ім. Шевченка у Львові (від 1892 року – Наукове товариство ім. Шевченка). Визначальна роль у цій справі належала Володимиру Антоновичу, Олександру Барвінському, Олександру Кониському, Михайлу Грушевському. В товаристві існували три секції: історично-філософська, філологічна, математично-природописно-лікарська.
Ідея заснування академії наук в Україні знайшла продовження в діяльності Українського наукового товариства (УНТ), заснованого 1907 року Грушевським у Києві. УНТ також мало три секції: історичну (очолив Михайло Грушевський), філологічну (голова – Володимир Перетц), природописно-технічну (Петро Холодний). Видання товариства – “Записки Українського наукового товариства” (18 томів), збірники секцій і статистичної комісії, тримісячний журнал “Україна”. У 1915 році діяльність УНТ припинилася, 1917 – відновилася.
Українська революція 1917–1921 років створила сприятливі обставини для розвитку науки. Львівське НТШ та київське УНТ структурою та діяльністю були подібні до академії наук, але функціонували за рахунок приватної ініціативи та пожертв.
За створення науково-дослідної установи під патронатом держави взялася у квітні 1917 року Центральна Рада. На загальних зборах УНТ Михайло Грушевський порушив питання про створення Української академії наук. Тож для розроблення статуту майбутньої академії та вивчення питань її фінансування обрано комісію з 12 осіб. Розпочали підготовку установчих документів. Однак реалізувати ідею створення академії не встигли.
«Думка про її заснування виникла ще за Центральної Ради, коли вироблено було вже й проект організації Академії» (Дорошенко Дмитро «Мої спомини про недавнє минуле. 1914–1920».
Від травня 1918-го (за гетьманату Скоропадського) з ініціативою створення академії виступив міністр народної освіти та мистецтва Микола Василенко. Пізніше він зауважить: “Думка про утворення Академії вже давно виникла серед українських вчених. Наукове товариство імені Тараса Шевченка у Львові, перше підняло це питання, до вирішення якого взагалі підходили близько… Тепер до цього ...є нові сприяючі обставини, і завдання утворення в Києві Української Академії наук бере на себе Українська Держава. Це завдання – діло державної ваги, і вирішити його не під силу приватному товариству. Участь держави ...дасть можливість здійснити думку про утворення в Києві Академії наук хутко і поставити її існування на твердий ґрунт. Академія мусить згуртувати навколо себе наукові сили”.
Микола Василенко запросив долучитися до заснування академії відомого вченого Володимира Вернадського. У травні 1918 року Володимир Вернадський занотував у щоденнику: “Все більше замислююся про створення потужного наукового центру в Києві, скориставшись сприятливою політичною кон'юнктурою. ...Треба знати, що хочемо отримати. Написати записку про Українську Академію Наук: 1. Національна бібліотека при Академії. Держава повинна дати кілька мільйонів на придбання книг. 2. Науково-дослідні інститути. Необхідно негайно скласти план. Вивчення Сходу у зв'язку з Кримом. Дослідні заклади у зв'язку з багатствами Півдня. Необхідна поїздка до Харкова, Катеринослава, Одеси. Зв'язок із Кримом”.
Отримавши згоду Вернадського на участь в організації академії, міністр Микола Василенко ініціював створення двох комісій. Перша – для розроблення законопроекту про створення установи. Друга – у справах вищої школи і наукових закладів. Головою обох став Вернадський. Він планував залучити до створення Академії Михайла Грушевського. Однак той сам відмовився і просив Вернадського не співпрацювати з урядом Скоропадського. Крім того, Вернадський і Грушевський мали різні погляди на організацію та структуру академії. Грушевський бачив установу історико-українознавчою, Вернадський – багатопрофільною, з нахилом на природничі та технічні спеціальності. Михайло Сергійович так і не увійшов до складу комісії.
Попри це, перша комісія на чолі з Вернадським мала солідне наукове представництво. До її складу увійшли відомі вчені: Дмитро Багалій, Микола Кащенко, Йосип Косоногов, Агатангел Кримський, Григорій Павлуцький, Степан Тимошенко, Євген Тимченко, Павло Тутковський, Михайло Туган-Барановський та інші науковці.
Володимир Вернадський запропонував також при Академії створити заклади: Національну бібліотеку, Фізичний інститут, Дослідний біологічний інститут, Хімічну лабораторію, Мінералогічний інститут, Національний музей (природничого профілю), Український історичний музей, Астрономічну обсерваторію, Комісію для видання словника української мови, Археографічну комісію, Археологічний дослідний інститут, Комісію для вивчення природних виробничих сил України, Комісію для вивчення економічно-статистичного життя і ресурсів України, Комісію для видання пам’яток української словесності і мови (Документ 6).
Комісія з розроблення документів працювала від 9 липня до 17 вересня 1918 року. Провела 23 засідання. На них обговорювалися принципи заснування та структура Академії, Національної бібліотеки, Національного архіву, друкарні, йшлося про академіків та принципи їх обрання, приміщення та землю Академії, мову публікацій, премії та стипендії, засадизахисту дисертацій. Зрештою, комісія виробила проекти основних документів для прийняття урядових рішень. Передусім Комісія визначилася з офіційною назвою академічної установи: Українська Академія наук у Києві. Поширеним був і термін «національна», вживався безвідносно до її офіційного статусу.
Розуміння ідеї створення академії виявив гетьман Павло Скоропадський. 26 липня 1918 року, щойно комісія почала роботу, законом Української Держави “Про асигнування 200 тисяч карбованців на початкові видатки на організацію УАН” він виділив із Державної скарбниці відповідну суму як аванс “на початкові видатки на організацію Української Академії наук у Києві”.
Фізик Йосип Косоногов зауважував: “Перед Українською Державою стоїть невідкладне завдання культурного, економічного і промислового розвитку, і ніякі витрати й матеріальні жертви, які ведуть до розв’язання цього завдання, не можуть уважатися великими, бо народ, діставши знання, поверне витрачене на нього з надлишком”.
За день до прийняття закону про заснування УАН, 13 листопада гетьман затвердив постанову Ради Міністрів Української Держави, де йшлося про асигнування на утримання Української Академії 869 216 карбованців 69 копійок до кінця 1918 року. З них дві третини розподілялося на господарські й організаційні потреби, решта – на штатні видатки.
14 листопада гетьман ухвалив Закон “Про заснування Української академії наук у Києві” . Того ж дня призначено перших 12 дійсних членів УАН: Дмитро Багалій, Агатангел Кримський, Микола Петров, Степан Смаль-Стоцький, Володимир Вернадський, Степан Тимошенко, Микола Кащенко, Павло Тутковський, Михайло Туган-Барановський, Федір Тарановський, Володимир Косинський, Орест Левицький.
27 листопада відбулося її перше Спільне зібрання. На ньому обрано Голову-президента УАН Володимира Вернадського. Неодмінним секретарем став Агатангел Кримський. Оприлюднили статут УАН, у якому йшлося: “Українська Академія наук у Києві є найвищою науковою державною установою на Вкраїні, що перебуває в безпосередньому віданні верховної влади” .
У діяльності Академії визначалися три основні напрями: науково-теоретичні дослідження, у тому числі й фундаментального значення, дослідження практично-прикладного характеру та українознавчий напрямок включно з його соціально-економічною складовою.
УАН мала три відділи: історико-філологічний (очолив Дмитро Багалій), фізико-математичний (на чолі з Миколою Кащенком) і соціальних наук (головував Орест Левицький). Також при УАН діяли постійні та тимчасові комісії за різними напрямами, наприклад, із вивчення природних багатств України, археографічна, “для складання словника живої української мови”, “для складання біографічного словника діячів України”, соціальних і правничих питань.
У листопаді й грудні відбулося ще кілька зібрань УАН. У цей період створили Інститут технічної механіки. Його очолив Степан Тимошенко.
Трохи раніше, 2 серпня 1918 року, засновано Національну бібліотеку Української Держави (нині – Національна бібліотека України імені Володимира Вернадського). Вона згодом увійшла до складу УАН. Розпочалося академічне видання творів Тараса Шевченка й Івана Франка.
У грудні 1918 року було засновано такі комісії: для складання історично-географічного словника української землі (голова – Дмитро Багалій); для складання історичного словника української мови (директор – Євген Тимченко); для складання словника української живої мови (головний редактор і директор – Агатангел Кримський); для видання пам’яток новітнього українського письменства (голова – Сергій Єфремов); для виучування соціального питання (голова – Михайло Туган-Барановський); Археографічну комісію (голова – Василь Данилевич). Запрацювали Акліматизаційний сад (директор – Микола Кащенко), Геодезичний інститут, Інститут для виучування економічної кон’юнктури та народного господарства України (директор – Михайло Туган-Барановський), Інститут технічної механіки (керівув – Степан Тимошенко). У січні 1919 року утворено Демографічний інститут (директор – Михайло Птуха), а також Постійні комісії по виучуванню звичаєвого права (директор – Орест Левицький), соціального питання (директор – Михайло Туган-Барановський), народного господарства (директор – Володимир Косинський).
На зборах 25 січня 1919 року вчені вирішили не евакуйовуватися разом із Директорією перед загрозою більшовицької окупації, а забезпечити функціонування Академії. 20 лютого 1920 року Академія наук, переглянувши і дещо доповнивши “Головніші правила українського правопису”, ухвалила їх як перший академічний правопис.
Незабаром до складу академії влилося Українське наукове товариство. Після окупації України більшовицькими військами у 1921 році Українська академія наук змінила назву на Всеукраїнську академію наук (ВУАН). 14 червня того ж року було введене положення “Про Всеукраїнську Академію наук”, де визначалася нова структура і статут ВУАН. До складу тепер входили інститути, музеї, комітети, наукові товариства, що керувалися власними статутами.
У 1924 році Михайло Грушевський повернувся до Києва та розпочав роботу в Академії. З його приходом розширилася діяльність українознавчих комісій, які були об'єднані в кафедру історії України під керівництвом професора.
Через запровадження форсованої індустріалізації від 1927 року посилилося технічне спрямування ВУАН. До прикладу, виникла комісія Дніпрельстану.
У той же час комуністична влада розпочала встановлювати контроль над діяльністю науковців, репресії проти них. Були сфальшовані справи Спілки визволення України, Національного центру і т.д. Режим оточив “пильним наглядом” Грушевського. Наука радянізувалася, посилювався контроль за її діяльністю. На керівні посади ВУАН комуністи “посадили” своїх – осіб без відповідної освіти, зате благонадійних.
У 1930 році змінилася структура, ВУАН поділено по секціях. За радянської влади Академія неодноразово змінювала назву – Всеукраїнська академія наук, Українська академія наук, Академія наук УСРР та УРСР.
Нині головна державна наукова установа країни називається Національною академією наук України.